KR20210015333A - 복수의 전압 레귤레이터들을 포함하는 전자 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 전자 시스템은 입력 전압을 컨버팅하는 복수의 전압 레귤레이터들, 복수의 전압 레귤레이터들 각각에 연결되며 복수의 컨버팅 전류들을 출력하는 복수의 인덕터들 및 스위칭 제어 신호에 응답하여 상기 복수의 컨버팅 전류들 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 전류에 기초하여 부하단으로 전력을 공급하는 스위칭 유닛을 포함할 수 있다.

Description

복수의 전압 레귤레이터들을 포함하는 전자 시스템 {Electronic system including a plurality of voltage regulators}
본 개시의 기술적 사상은 복수의 전압 레귤레이터들을 포함하는 전자 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 복수의 전압 레귤레이터들의 다중 출력(multiple output)을 복수의 인덕터들을 통해 제공하는 전자 시스템에 관한 것이다.
전자 산업이 발달함에 따라 프로세싱 유닛(processing unit)이 처리해야 하는 정보량이 급격하게 증가하게 되고, 프로세싱 유닛의 집적도가 향상됨에 따라 프로세싱 유닛 내부의 복수의 구성 요소들(예컨대, 복수의 코어들 및 내부 메모리 등)에 다중 전원 출력을 지원하는 전자 시스템의 복잡도 또한 증가하고 있다. 전자 시스템의 전압 레귤레이터는 전원으로부터 입력된 전압을 컨버팅하여 프로세싱 유닛으로 출력할 수 있지만, 종래 기술은 전압 레귤레이터 및 파워 레일(power rail)의 제한적인 전류 용량으로 인해 프로세서의 유동적인 전력 요구(power requirement)를 충족시키기 어려웠다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는, 복수의 전압 레귤레이터들을 포함하는 전원부에서 요구되는 총 전류량을 최소화하면서 다중 전원 출력을 지원하는 전자 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 전자 시스템은 입력 전압을 컨버팅하는 복수의 전압 레귤레이터들, 복수의 전압 레귤레이터들 각각에 연결되며 복수의 컨버팅 전류들을 출력하는 복수의 인덕터들 및 스위칭 제어 신호에 응답하여 상기 복수의 컨버팅 전류들 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 전류에 기초하여 부하단으로 전력을 공급하는 스위칭 유닛을 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 전자 시스템은 입력 전압을 컨버팅하는 복수의 전압 레귤레이터들, 복수의 전압 레귤레이터들 각각에 연결되며 복수의 컨버팅 전류들을 출력하는 복수의 인덕터들, 스위칭 제어 신호에 응답하여 상기 복수의 컨버팅 전류들 중 적어도 하나를 선택하고, 출력 전류를 출력하는 스위칭 유닛, 상기 스위칭 유닛의 출력단과 연결되며, 상기 출력 전류에 기반하여 출력 전압을 출력하는 커패시터 및 상기 출력 전압에 기반하여 동작하는 부하를 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 전자 시스템은 입력 전압을 컨버팅하는 복수의 전압 레귤레이터들, 복수의 전압 레귤레이터들 각각에 연결되며 복수의 컨버팅 전류들을 출력하는 복수의 인덕터들, 스위칭 제어 신호에 응답하여 상기 복수의 컨버팅 전류들 중 적어도 하나를 선택하고, 출력 전류를 출력하는 스위칭 유닛 및 상기 출력 전류에 기반한 출력 전압을 피드백받고, 상기 출력 전압 및 기준 전압을 비교하며, 상기 스위칭 제어 신호 및 상기 복수의 전압 레귤레이터들을 제어하는 레귤레이터 제어 신호를 출력하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 시스템 및 그 구동 방법에 따르면, 복수의 전압 레귤레이터들은 복수의 인덕터들을 이용하여 다중 출력을 제공하고, 스위칭 유닛은 다중 출력들 중 적어도 하나를 선택하여 부하단으로 제공함으로써 부하단에 효율적으로 전력을 공급할 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 스위칭 유닛을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 변형된 형태의 스위치 회로를 포함하는 전자 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 컨트롤러를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 환류 스위치들을 구비한 인덕터들을 포함하는 전자 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 싱글 페이즈 전류 및 멀티 페이즈 전류를 설명하기 위한 파형도이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 시분할 동작을 설명하기 위한 컨버팅 전류의 파형도이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 제로 커런트 센싱 동작을 이용한 시분할 동작을 설명하기 위한 컨버팅 전류의 파형도이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 가벼운 부하단으로 제공하는 컨버팅 전류의 파형도이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 컨버팅 전류의 파형도를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이동식 전자 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전자 시스템(10)은 컨버터(100), 복수의 인덕터들(L1~LN), 스위치 회로(200), 커패시터들(C1~CM), 부하단(300) 및 컨트롤러(400)를 포함할 수 있다. 컨버터(100)는 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN)을 포함할 수 있고, 스위치 회로(200)는 복수의 스위칭 유닛들(SW1~SWM)을 포함할 수 있으며, 부하단(300)은 복수의 부하들(IP1~IPM)을 포함할 수 있다.
컨버터(100)는 전원(SC)으로부터 입력 전압(VS)을 수신하고 복수의 컨버팅 전류들(IL1~ILN)을 출력할 수 있다. 예컨대, 컨버터(100)는 복수의 컨버팅 전압을 생성할 수 있다. 컨버팅 전압은, 입력 전압(VS)의 레벨이 스텝 다운된 전압일 수 있다. 컨버팅 전압에 기초하여, 인덕터는 컨버팅 전류를 출력할 수 있다. 예컨대, 제1 전압 레귤레이터(VR1)는 제1 컨버팅 전압을 생성하고, 제1 인덕터(L1)는 제1 컨버팅 전압에 기초하여, 전류량의 상승과 하강을 반복하는 제1 컨버팅 전류(IL1)를 생성할 수 있다. 예컨대, 제1 전압 레귤레이터(VR1)가 턴온된 경우, 제1 인덕터(L1)는 전류를 충전할 수 있으며, 제1 컨버팅 전류(IL1)의 전류량은 증가할 수 있다. 다른 예로, 제1 전압 레귤레이터(VR1)가 턴오프된 경우, 제1 인덕터(L1)는 전류를 방전할 수 있으며, 제1 컨버팅 전류(IL1)의 전류량은 감소할 수 있다. 그 밖에, 복수의 전압 레귤레이터들(VR2~VRN)의 동작은 전술한 제1 전압 레귤레이터(VR1)와 유사할 수 있으며, 복수의 인덕터들(L2~LN)의 동작은 전술한 제1 인덕터(L1)와 유사할 수 있다.
복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN)은 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 예컨대, 벅 컨버터(buck converter), 부스트 컨버터(boost converter), 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter), 척 컨버터(cuk converter), 포워드 컨버터(forward converter) 및 플라이백 컨버터(flyback converter) 중 적어도 하나의 방식에 의해 구현될 수 있다. 또한, 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN) 각각은 하나의 칩, 패키지, 회로로써 구현될 수 있다. 또한, 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN)은 하나의 PMIC(Power Management Integrated Circuit) 또는 IVR(Integrated Voltage Regulator)에 포함될 수 있다.
컨버터(100)에 포함된 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN)은 소정의 전압 용량 또는 전류 용량을 가질 수 있다. 또한, 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN) 각각에 연결된 복수의 인덕터들(L1~LN)은 소정의 전압 용량 또는 전류 용량을 가질 수 있다. 예컨대, 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN) 및 복수의 인덕터들(L1~LN)은 최대로 출력할 수 있는 전류량이 제한되어 있을 수 있다. 제한된 전류량에 의해, 부하단(300)은 충분한 전력을 공급받지 못할 수 있다. 본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 전자 시스템(10)은 2개 이상의 전압 레귤레이터들과 2개 이상의 인덕터들을 이용하여, 하나의 전압 레귤레이터 및 하나의 인덕터가 공급할 수 있는 전류 용량 이상의 전류를 출력할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 시스템(10)은 입력 전압(VS)을 컨버팅하는 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN), 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN) 각각에 연결되며 복수의 컨버팅 전류들(IL1~ILN)을 출력하는 복수의 인덕터들(L1~LN), 스위칭 제어 신호(예컨대, CS1)에 응답하여 복수의 컨버팅 전류들(IL1~ILN) 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 전류에 기초하여 소정의 부하(예컨대, IP1)로 전력을 공급하는 스위치 회로(200)를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 스위치 회로(200)의 일단은 복수의 인덕터들(L1~LN)과 연결될 수 있다. 예컨대, 스위치 회로(200) 및 복수의 인덕터들(L1~LN)은 연결 노드들(T1~TN)을 서로 공유할 수 있다. 한편, 스위치 회로(200)의 타단은 커패시터들(C1~CM) 및 부하들(IP1~IPM)과 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 스위칭 유닛(SW1)은 제1 커패시터(C1) 및 제1 부하(IP1)와 연결될 수 있다. 제1 커패시터(C1)는 제1 스위칭 유닛(SW1)으로부터 출력 전류를 인가받고, 출력 전류에 의해 충전된 제1 출력 전압(VC1)을 제1 부하(IP1)로 인가할 수 있다. 상기 출력 전류는 복수의 컨버팅 전류들(IL1~ILN) 중 하나일 수 있으며, 복수의 컨버팅 전류들(IL~ILN) 중 두 개 이상의 전류를 합산한 것일 수 있다.
스위칭 유닛들(SW1~SWM) 각각은 복수의 인덕터들(L1~LN) 중 적어도 하나로부터 출력된 컨버팅 전류를 선택할 수 있다. 예컨대, 제1 스위칭 유닛(SW1)의 일단은 복수의 인덕터들(L1~LN)과 연결될 수 있다. 한편, 스위칭 유닛들(SW1~SWM) 각각은 선택된 컨버팅 전류를 커패시터로 출력할 수 있다. 예컨대, 제1 스위칭 유닛(SW)의 타단은 제1 커패시터(C1)와 연결될 수 있다. 이 경우, 제1 스위칭 유닛(SW1)은 복수의 컨버팅 전류들(IL1~ILN) 중 제2 컨버팅 전류(IL2)를 선택할 수 있고, 제2 컨버팅 전류(IL2)를 제1 커패시터(C1)로 출력할 수 있다. 제1 커패시터(C1)는 제2 컨버팅 전류(IL2)를 수신함에 응답하여, 제1 출력 전압(VC1)을 제1 부하(IP1)로 출력할 수 있다. 설명의 편의상 제1 스위칭 유닛(SW1)에 대해서 설명하였으나, 나머지 스위칭 유닛들(SW2~SWM) 또한 전술한 바와 실질적으로 동일하게 동작할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 부하단(300)은 전력을 요구하는 다양한 종류의 전자 구성들(electronic components)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 부하(IP1)는 하나의 칩, 하나의 패키지 또는 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 나머지 부하들(IP2~IPM)도 마찬가지이다. 다른 예로, 부하단(300)은 중앙 처리 장치(CPU), 어플리케이션 프로세서(AP) 또는 MoDAP(MODEM Application Processor) 일 수 있다. 그러나 이에 제한되지는 않으며, 부하단(300)은 그래픽 프로세싱 유닛(GPU) 및 메모리 장치 등 전력 수급이 필요한 다양한 구성일 수 있다. 또 다른 예로, 복수의 부하들(IP1~IPM)은 코어 유닛, 내부 메모리 및 메모리 인터페이스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 코어 유닛은, 단일 코어 및 멀티 코어를 포함할 수 있으며, 멀티 코어는 2 개 이상의 복수의 코어들로 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 부하(IP1)는 CPU의 내부 메모리(예컨대, SRAM), 제2 부하(IP2) 내지 제4 부하 각각은 코어 유닛일 수 있으며, 제5 부하는 메모리 인터페이스 일 수 있고, 제6 부하는 그 밖에 전력이 필요한 구성일 수 있다. 한편, 제2 부하(IP2) 내지 제4 부하는 서로 요구하는 전력량이 다를 수 있다. 전술한 바와 관련하여 도 2에서 자세히 설명하기로 한다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 컨트롤러(400)는 스위치 회로(200) 또는 커패시터(예컨대, C1)으로부터 출력된 출력 전압(VC)을 피드백받을 수 있다. 컨트롤러(400)는 출력 전압(VC)에 기반하여, 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN) 및 스위치 회로(200)를 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 상기 제어 신호는, 스위칭 제어 신호(CS) 및 레귤레이터 제어 신호(RS)를 포함할 수 있다. 스위칭 제어 신호(CS)는 스위치 회로(200)에 포함된 복수의 스위칭 유닛들(SW1~SWM)을 제어하는 복수의 스위칭 제어 신호들(CS1~CSM)을 포함할 수 있다. 또한, 레귤레이터 제어 신호(RS)는 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN)을 제어하기 위한 복수의 제어 신호들을 포함할 수 있다. 한편, 출력 전압(VC)은 복수의 출력 전압들(VC1~VCM)을 포함할 수 있다. 컨트롤러(400)와 관련하여 도 5에서 자세히 설명하기로 한다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 제1 인덕터(L1)는 제1 전압 레귤레이터(VR1)로부터 입력된 제1 컨버팅 전류(IL1)를 제1 연결 노드(T1)로 출력할 수 있다. 또한, 제2 인덕터(L2)는 제2 전압 레귤레이터(VR2)로부터 입력된 제2 컨버팅 전류(IL2)를 제2 연결 노드(T2)로 출력할 수 있다. 한편, 제N 인덕터(LN)는 제N 전압 레귤레이터(VRN)로부터 입력된 제N 컨버팅 전류(ILN)를 제N 연결 노드로 출력할 수 있다. N은 1보다 큰 양수일 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN)의 개수는 N 개일 수 있으며, 복수의 인덕터들(L1~LN)의 개수 및 복수의 연결 노드들(T1~TRN)의 개수는 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VRN)의 개수와 동일할 수 있다. 한편, 복수의 부하들(IP1~IPM)의 개수는 M 개일 수 있으며, 스위칭 유닛들(SW1~SWM)의 개수는 복수의 부하들(IP1~IPM)의 개수와 동일할 수 있다. M은 1보다 큰 양수일 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 복수의 인덕터들(L1~LN)의 개수가 N 개이고, 복수의 부하들(IP1~IPM)의 개수가 M 개인 경우, 전자 시스템(10)은 부하단(300)으로 전력을 공급하는 스위칭 동작의 경우의 수를 M * N 개 만큼 가질 수 있다. 예컨대, 제1 스위칭 유닛(SW1)은 제2 컨버팅 전류(IL2), 제2 스위칭 유닛(SW2)은 제N 컨버팅 전류(ILN), 제M 스위칭 유닛(SWM)은 제1 컨버팅 전류(IL1)를 선택하고, 선택된 컨버팅 전류에 대응하는 전압을 각각의 부하로 제공할 수 있다. 즉, 부하단(300)의 다양한 전력 수급 상황에 따라 전자 시스템(10)은 다이나믹하게 전력을 공급할 수 있다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 이하에서는 도 1의 참조부호와 함께 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 전자 시스템(10)은 컨버터(100), 복수의 인덕터들(L1~LN), 스위치 회로(200), 커패시터들(C1~CM), 부하단(300) 및 컨트롤러(400)를 포함할 수 있다. 컨버터(100)는 전압 레귤레이터들(VR1~VR4)을 포함할 수 있으며, 스위치 회로(200)는 스위칭 유닛들(SWa1~SWa6)을 포함할 수 있고, 부하단(300)은 복수의 부하들(301~306)을 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 각각의 전압 레귤레이터들(VR1~VR4)은 각각의 인덕터들(L1~L4)과 전기적으로 연결될 수 있고, 서로 동일한 개수만큼 전자 시스템(10)에 포함될 수 있다. 예컨대, 전압 레귤레이터들(VR1~VR4)의 개수는 4 개이며, 인덕터들(L1~L4)의 개수 또한 4 개일 수 있다. 이와 독립적으로, 스위칭 유닛들(SWa1~SWa6)의 개수는 부하들(301~306)과 전기적으로 연결될 수 있고, 서로 동일한 개수만큼 전자 시스템(10)에 포함될 수 있다. 스위칭 유닛들(SWa1~SWa6)은 각각의 대응되는 부하에 출력 전압(VC)을 제공하기 위해, 부하들(301~306)과 서로 연결될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 복수의 인덕터들(L1~L4)의 일단은 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VR4)과 연결되며, 복수의 인덕터들(L1~L4)의 타단은 서로 단락(short)되어 있을 수 있다. 예컨대, 복수의 인덕터들(L1~L4)이 출력하는 복수의 컨버팅 전류들(IL1~IL4)은 서로 합산될 수 있으며, 복수의 인덕터들(L1~L4)은 합사된 전류인 컨버팅 전류(ILX)를 출력할 수 있다. 다시 말해, 스위치 회로(200)는 컨버팅 전류(ILX)를 수신할 수 있다. 컨버팅 전류(ILX)는 각각 싱글-페이즈(single-phase) 전류인 제1 컨버팅 전류(IL1), 제2 컨버팅 전류(IL2), 제3 컨버팅 전류(IL3) 및 제4 컨버팅 전류(IL4)가 합산된 전류일 수 있다. 즉, 컨버팅 전류(ILX)는 멀티-페이즈(multi-phase) 전류일 수 있다. 관련하여, 도 7에서 자세히 후술하기로 한다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 스위치 회로(200)는 부하단(300)에 전력을 공급하기 위해 동작할 수 있다. 일 예로, 컨버팅 전류(ILX)는 부하단(300)의 부하들 중 하나에 전력을 공급하기 위한 전류일 수 있다. 컨버팅 전류(ILX)는 제1 부하(301)에 전력을 공급하기 위해 컨버터(100)로부터 출력될 수 있다. 이 경우, 제1 스위칭 유닛(SWa1)은 스위칭 제어 신호(CS1)에 기초하여 턴온되며, 나머지 스위칭 유닛들(SWa2~SWa6)은 각각의 스위칭 제어 신호(CS2~CS6)에 기초하여 턴오프될 수 있다. 다른 예로, 컨버팅 전류(ILX)는 부하단(300)의 부하들 중 복수의 부하에 전력을 공급하기 위한 전류일 수 있다. 이 경우, 복수의 스위칭 유닛들(SWa1~SWa6) 중 적어도 두 개가 턴온될 수 있으며, 나머지는 턴오프될 수 있다. 한편, 복수의 스위칭 유닛들(SWa1~SWa6)은 각각 PMOS로 도시되어 있으나, 이에 제한되지는 않으며 NMOS 및 기타 다양한 선택 소자로 구현될 수도 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 부하단(300)은 프로세싱 유닛일 수 있다. 프로세싱 유닛은 예컨대, CPU, AP 및 MoDAP 중 하나일 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 제1 부하(301)는 내부 메모리, 제2 부하(302)는 복수의 코어들 중 일부(예컨대, 제1 코어 유닛), 제3 부하(303)는 복수의 코어들 중 다른 일부(예컨대, 제2 코어 유닛), 제4 부하(304)는 복수의 코어들 중 나머지(예컨대, 제3 코어 유닛), 제5 부하(305)는 메모리 인터페이스, 제6 부하(306)는 전력이 필요한 프로세싱 유닛 내부의 기타 구성들일 수 있다. 일 예로, 제1 코어 유닛(302)은 제2 코어 유닛(303)보다 많은 전력을 필요로 할 수 있고, 제2 코어 유닛(303)은 제3 코어 유닛(304)보다 많은 전력을 필요로 할 수 있다. 예컨대, 제1 코어 유닛(302)이 처리하는 작업량이 가장 많고, 제3 코어 유닛(304)이 처리하는 작업량이 가장 적을 수 있다. 다른 예로, 제1 코어 유닛(302)의 코어 개수는 제2 코어 유닛(303)의 코어 개수 보다 많을 수 있고, 제2 코어 유닛(303)의 코어 개수는 제3 코어 유닛(304)의 코어 개수보다 많을 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 컨트롤러(400)는 소정의 시구간에서 복수의 부하들(301~306) 중 적어도 하나로 전력을 공급하도록 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VR4)를 제어할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(400)는 레귤레이터 제어 신호(RS)에 기초하여 컨버터(100)를 제어할 수 있다. 컨트롤러(400)는 출력 전압들(VC1~VC6)을 수신하고 기준 전압과 비교한 에러 신호에 기초하여 제어 신호(RS)를 생성할 수 있다. 관련하여, 도 5에서 자세히 후술하기로 한다.
도 3a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 이하에서는, 도 1의 참조 부호와 함께 설명한다.
도 3a을 참조하면, 컨버터(100)는 복수의 입력 전압들(VS1~VS4)을 인가받을 수 있다. 즉, 컨버터(100)는 도 1 및 도 2에서 전술한 단일-입력 다중-인덕터 다중-출력 컨버터(Single-Input Multiple-Inductor Multiple-Output Converter)로 구현될 수도 있지만, 도 3a과 같이 다중-입력 다중-인덕터 다중-출력 컨버터(Multiple-Input Multiple-Inductor Multiple-Output Converter)로 구현될 수도 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VR4)은 각각 서로 다른 입력 전압을 인가받을 수 있다. 예컨대, 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VR4)의 일단은 서로 다른 입력 전압을 인가받기 위한 입력 패드 또는 입력 단자를 구비할 수 있다. 이 경우, 도 1 및 도 2에서 전술한 바와 같이, 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VR4)로 분기된 도선을 따라 하나의 입력 전압(VS)을 인가받는 것이 아니라, 복수의 전압 레귤레이터들(VR1~VR4)은 서로 다른 전압원으로부터 입력 전압들(VS1~VS4)을 인가받을 수 있다. 나머지 구성 및 동작은 도 1 및 도 2에서 전술한 바와 유사하거나 실질적으로 동일하므로 생략하기로 한다.
한편, 스위치 회로(200)는 복수의 스위칭 유닛들(SWb1~SWb6)을 포함할 수 있으며, 각각의 스위칭 유닛들(SWb1~SWb6)은 복수의 연결 노드들(T1~T4)로부터 인가된 컨버팅 전류들(IL1~IL4) 중 적어도 하나를 인가받을 수 있다. 예컨대, 스위치 회로(200)는 컨버팅 전류들(IL1~IL4) 중 하나를 선택하여 커패시터로 전달할 수 있지만, 컨버팅 전류들(IL1~IL4) 중 두 개 이상을 선택하고, 선택한 전류들을 합산하며, 커패시터로 합산된 전류를 전달할 수 있다. 관련하여 도 3b에서 후술하기로 한다.
도 3b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 스위칭 유닛을 설명하기 위한 회로도이다. 이하에서는, 도 1의 참조 부호와 함께 설명한다.
도 3b를 참조하면, 스위칭 유닛(SWb)은 복수의 스위치들(S1~S4)을 포함할 수 있다. 복수의 스위치들(S1~S4)의 일단은 연결 노드들(T1~T4)과 연결될 수 있으며, 연결 노드들(T1~T4)을 통해 컨버팅 전류들(IL1~IL4)을 인가받을 수 있다. 복수의 스위치들(S1~S4)의 타단은 서로 단락될 수 있으며, 스위칭 유닛(SWb)은 출력 전압(VC1)을 출력할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 스위칭 유닛(SWb)은 스위칭 제어 신호(CS1)에 기초하여, 복수의 스위치들(S1~S4) 각각의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 스위칭 유닛(SWb)은 하나의 컨버팅 전류를 선택하여 출력할 수 있다. 제1 컨버팅 전류(IL1)를 선택하는 경우, 제1 스위치(S1)만 턴온하며, 나머지 스위치들(S2~S4)은 턴오프할 수 있다. 다른 예로, 스위칭 유닛(SWb)은 복수의 컨버팅 전류를 선택할 수 있다. 예컨대, 제1 컨버팅 전류(IL1) 및 제2 컨버팅 전류(IL2)를 선택하는 경우, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 턴온하고, 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)를 턴오프할 수 있다. 스위칭 유닛(SWb)은 제1 컨버팅 전류(IL1) 및 제2 컨버팅 전류(IL2)를 합산한 컨버팅 전류(ILY)를 출력할 수 있다. 스위칭 유닛(SWb)은 컨버팅 전류(ILY)를 커패시터(C1)로 출력하고, 커패시터(C1)는 컨버팅 전류(ILY)에 의한 전하를 축적하여 출력 전압(VC1)을 생성할 수 있다. 출력 전압(VC1)은 부하단(300)에 전력을 공급하기 위한 전압일 수 있다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 변형된 형태의 스위치 회로를 포함하는 전자 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4을 참조하면, 스위치 회로(200)는 복수의 스위치들(SWc11~SWc63)을 포함할 수 있으며, 스위치 회로(200)는 복수의 인덕터들(L1~L4)과 연결 노드들(T1~T4)을 통해 연결될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 제1 코어 유닛(302)이 동작하는 경우에, 제2 코어 유닛(303) 및 제3 코어 유닛(304)이 소모하는 전류가 적고, 제2 코어 유닛(303) 및 제3 코어 유닛(304)이 동작하는 경우에, 제1 코어 유닛(302)이 소모하는 전류가 적은 경우 스위치 회로(200)는 복수의 스위치들(SWc11~SWc63)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 부하(301)는 복수의 인덕터들(L1~L4) 중 두 개의 인덕터들(L2, L3)과 스위칭 유닛들(SWc11, SWc12)을 통해 선택적으로 연결될 수 있다. 스위칭 유닛(SWc11)이 턴온되는 경우, 제2 부하(302)는 제2 컨버팅 전류(IL2)를 수신할 수 있으며, 스위칭 유닛(SWc12)이 턴온되는 경우, 제2 부하(302)는 제3 컨버팅 전류(IL3)를 수신할 수 있다. 다른 예로, 제2 부하(302)는 하나의 인덕터(L1)와 선택적으로 연결될 수 있다. 또 다른 예로, 제5 부하(305)는 세 개의 인덕터들(L1, L2, L4)과 선택적으로 연결될 수 있다. 스위치 회로(200)에 포함된 소정의 스위칭 유닛이 턴온되면, 소정의 스위칭 유닛과 연결된 인덕터에 흐르는 컨버팅 전류가, 소정의 스위칭 유닛에 대응되는 부하에 전송될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 전자 시스템(10)은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 일 예로, 컨버터(100), 스위치 회로(200) 및 컨트롤러(400)는 하나의 PMIC로 구현될 수 있으며, 이 경우 부하단(300)은 CPU, AP 또는 MoDAP와 같은 프로세싱 유닛으로 구현될 수 있다. 인덕터들(L1~L4) 및 커패시터들(C1~C6)은 PMIC 및 프로세싱 유닛이 마운트(mount)되는 기판에 포함되어 있을 수 있다. 다른 예로, 컨버터(100)는 PMIC로 구현될 수 있으며, 스위치 회로(200), 부하단(300) 및 컨트롤러(400)는 하나의 프로세싱 유닛으로 구현될 수 있다. 마찬가지로, 인덕터들(L1~L4) 및 커패시터들(C1~C6)은 PMIC 및 프로세싱 유닛이 마운트(mount)되는 기판에 포함되어 있을 수 있다. 또 다른 예로, 전자 시스템(10)은 프로세싱 유닛으로 구현될 수 있으며, 이 경우 컨버터(100)는 IVR로 구현될 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 컨트롤러를 설명하기 위한 블록도이다. 이하에서는 도 1 및 도 2의 참조 부호와 함께 설명된다.
도 5를 참조하면, 컨트롤러(400)는 제어 펄스 생성기(410), 차감 유닛(420) 및 스케일 유닛(430)을 포함할 수 있다. 컨트롤러(400)는 출력 전압들(VC1~VCM)에 기초하여 스위칭 제어 신호(CS) 및 레귤레이터 제어 신호(RS)를 생성하고 출력할 수 있다.
제어 펄스 생성기(410)는 에러 신호들(ER1~ERM)에 기반하여 로직 하이(예컨대, 인에이블) 또는 로직 로우(예컨대, 디스에이블)를 지시하는 스위칭 제어 신호(CS) 및 레귤레이터 제어 신호(RS)를 출력할 수 있다. 예컨대, 제어 펄스 생성기(410)는 에러 신호들(ER1~ERM)을 서로 비교하여, 어떤 에러 신호가 큰지 결정할 수 있다. 예컨대, 제1 에러 신호(ER1)가 제2 에러 신호(ER2) 보다 크기가 크다고 결정할 수 있다. 또한, 제어 펄스 생성기(410)는 에러 신호들(ER1~ERM)의 극성을 결정할 수 있으며, 예컨대, 제1 에러 신호(ER1)는 파지티브 신호임을 결정할 수 있다. 제1 에러 신호(ER1)가 파지티브 신호라는 것은, 제1 출력 전압(VC1)이 제1 기준 전압(VRE1) 보다 낮다는 것을 의미할 수 있다. 제어 펄스 생성기(410)는 에러 신호들(ER1~ERM)의 극성에 기반하여 로직 하이 또는 로직 로우를 갖는 스위칭 제어 신호(CS) 및 레귤레이터 제어 신호(RS)를 출력할 수 있다. 예컨대, 로직 하이의 제1 스위칭 제어 신호(CS1)는 도 2의 제1 스위칭 유닛(SWa1)을 턴온 시킬 수 있다. 다른 예로, 제1 스위칭 제어 신호(CS1)는 복수의 스위치들을 제어할 수 있는 멀티 비트의 신호일 수 있다. 예컨대, 제1 스위칭 제어 신호(CS1)에 기반하여 도 3b의 스위칭 유닛(SWb)에 포함된 스위치들(S1~S4) 중 적어도 하나를 턴온시킬 수 있다.
차감 유닛(420)은 복수의 차감기(ST)들을 포함할 수 있으며, 차감 유닛(420)은 에러 신호들(ER1~ERM)을 출력할 수 있다. 또한, 스케일 유닛(430)은 복수의 스케일 회로(HS)들을 포함할 수 있다. 예컨대, 스케일 회로(HS)는 제1 출력 전압(VC1)을 수신하고, 제1 출력 전압(VC1)의 레벨을 조절한 전압(VC1')을 출력할 수 있다. 한편, 차감기(ST)는 전압(VC1') 및 제1 기준 전압(VREF1)을 수신하고, 제1 기준 전압(VREF1)에서 전압(VC1')을 차감한 제1 에러 신호(ER1)를 출력할 수 있다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 환류 스위치들을 구비한 인덕터들을 포함하는 전자 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 복수의 인덕터들(L1~L4) 중 적어도 하나는 환류 스위치(SL1)를 구비할 수 있다. 예컨대, 컨버터(100)가 의사 전류 연속 모드(pseudo continuous conduction mode)에 놓여있는 경우, 전자 시스템(10)은 환류 스위치(SL1)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 인덕터(L1)의 양단은 환류 스위치(SL1)의 양단과 병렬적으로 연결될 수 있다. 로직 하이의 신호(CP1)에 응답하여, 환류 스위치(SL1)는 턴온될 수 있으며, 인덕터(L1)에 흐르는 전류는 단락된 환류 스위치(SL1) 및 단락된 인덕터(L1)에서 도통될 수 있다. 즉, 인덕터(L1) 및 환류 스위치(SL1)에 의해 하나의 망로(mesh)가 형성될 수 있다. 한편, 환류 스위치들(SL1~SL4)은 PMOS 인 것으로 도시되어 있으나, NMOS 및 트랜스미션 게이트(transmission gate) 등으로 구현될 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 싱글 페이즈 전류 및 멀티 페이즈 전류를 설명하기 위한 파형도이다. 이하에서는 도 1 및 도 2의 참조부호와 함께 설명된다.
도 7을 참조하면, 가로축은 시간일 수 있으며 세로축은 컨버팅 전류(IL)의 전류 크기일 수 있다. 제1 전류(51) 및 제2 전류(52)는 전술한 컨버터(100) 및 인덕터(예컨대, L1)에서 출력된 컨버팅 전류일 수 있다. 제1 전류(51)는 싱글-페이즈 전류일 수 있으며, 제2 전류(52)는 멀티-페이즈 전류일 수 있다. 멀티-페이즈 전류는 복수의 싱글-페이즈 전류들이 합산된 것일 수 있고, 멀티-페이즈 전류는 복수의 상(phase)을 가질 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 제2 전류(52)는 컨버팅 전류(도 2의 ILX)일 수 있다. 즉, 제2 전류(52)는 멀티-페이즈 전류로서, 복수의 싱글-페이즈 전류들(예컨대, 도 2의 IL1~IL4)이 합산된 전류일 수 있다. 예컨대, 서로 위상 차이가 있는 싱글-페이즈 전류들이 합산되면서, 제2 전류(52)의 주파수는 싱글-페이즈 전류보다 주파수가 높아질 수 있으며, 제2 전류(52)의 리플(ripple)의 크기는 작아질 수 있다. 따라서, 전술한 도 2에서와 같이, 전자 시스템(10)은 리플이 작은 멀티-페이즈 전류를 이용함으로써 고주파 동작에 의한 스위칭 손실을 줄일 수 있다. 한편, 복수의 인덕터들(L1~LN)에 흐르는 컨버팅 전류들(IL1~ILN)를 싱글-페이즈 전류인 것으로 설명하였으나, 컨버팅 전류들(IL1~ILN)은 멀티-페이즈 전류일 수도 있다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 시분할 동작을 설명하기 위한 컨버팅 전류의 파형도이다. 이하에서는 도 1의 참조부호와 함께 설명된다.
도 8을 참조하면, 컨버팅 전류(IL)는 각각의 시구간 별로 서로 다른 부하에 공급될 수 있다. 예컨대, 컨버팅 전류(IL)는 제1 시구간(T11)에서 제1 부하(IP1)에 제공되며, 제2 시구간(T12)에서 제5 부하(IP5)에 제공되도록 시분할될 수 있다. 도시된 바와 같이, 컨버팅 전류(IL)는 전류 연속 모드(continuous conduction mode)의 전압 레귤레이터에서 출력될 수 있다. 시분할 동작은 다양한 방식에 의해 구현될 수 있으며, 예컨대, TDMA (time division multiple access) 방식일 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면 컨버팅 전류(IL)를 시분할하는 경우, 분할된 시점에서의 컨버팅 전류(IL)의 크기에 제약이 없을 수 있다. 예컨대, 제1 시구간(T11)에서 제2 시구간(T12)으로 시간이 경과하는 경우, 스위치 회로(200)는 스위칭 동작을 수행함으로써 컨버팅 전류(IL)를 제1 부하(IP1)에서 제5 부하(IP5)로 제공할 수 있다. 이 경우, 컨버팅 전류(IL)의 크기에 무관하게 스위칭을 수행할 수 있다는 장점이 있다. 다만, 컨버팅 전류(IL)가 소정의 크기를 갖는 상황에서 스위치 회로(200)가 스위칭 동작을 수행한다면 스위칭 손실이 일어날 수 있다. 즉, 하드 스위칭 동작에 의해 스위칭 손실이 일어날 수 있다. 도 9에서 후술하는 방법에 의해 스위치 회로(200)는 스위칭 손실을 줄일 수 있다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 제로 커런트 센싱 동작을 이용한 시분할 동작을 설명하기 위한 컨버팅 전류의 파형도이다. 이하에서는 도 1의 참조부호와 함께 설명된다.
도 9를 참조하면, 스위칭 컨버팅 전류(IL)는 각각의 시구간 별로 서로 다른 부하에 공급될 수 있다. 예컨대, 컨버팅 전류(IL)는 제1 시구간(T21)에서 제1 부하(IP1)에 제공되며, 제2 시구간(T22)에서 제2 부하(IP2)에 제공되도록 시분할될 수 있다. 한편, 도시된 바와 같이 컨버팅 전류(IL)는 전류 불연속 모드(discontinuous conduction mode)의 전압 레귤레이터에서 출력될 수 있다. 또한, 컨버팅 전류(IL)는 싱글-페이즈 전류(61)일 수 있으며, 파선으로 표시된 바와 같이 멀티-페이즈 전류(52)일 수도 있다. 복수의 싱글-페이즈 전류(61)가 합산된 멀티-페이즈 전류(62)는, 싱글-페이즈 전류(61)에 비해 리플의 크기가 클 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 스위치 회로(200)는 컨버팅 전류(IL)의 크기가 0이 될 때, 컨버팅 전류(IL)를 출력하는 부하를 스위칭할 수 있다. 또는, 스위치 회로(200)는 컨버팅 전류(IL1)의 크기가 0이 될 때, 다른 컨버팅 전류(IL2)를 선택할 수 있다. 즉, 스위치 회로(200)는 제로-커런트 센싱(zero-current sensing) 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 제1 스위칭 유닛(SW1)은 제1 컨버팅 전류(IL1)의 크기가 0이면 스위칭 동작을 수행하고, 스위칭 동작에 기초하여 제2 컨버팅 전류(IL2)를 선택할 수 있다.
스위치 회로(200)는 컨버팅 전류(IL)의 크기가 0 이 될 때 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 스위칭 손실이 적게 발생할 수 있다. 즉, 소프트 스위칭 동작에 의해 스위칭 손실이 적게 발생할 수 있다. 한편, 스위치 회로(200)는 높은 주파수로 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 시분할 동작의 단점은 리플의 크기가 큰 것이지만, 스위치 회로(200)가 높은 주파수로 빈번하게 스위칭 동작을 수행한다면 리플의 크기를 감소시키면서 고주파수 스위칭 동작에 의한 손실을 줄일 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 스위치 회로(200)는 컨버팅 전류(IL)의 주기에 기초하여 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 즉, 컨버팅 전류(IL)의 K 주기(K는 1 이상의 정수) 동안에 스위치 회로(200)는 소정의 부하(예컨대, IP1)로 컨버팅 전류(IL)를 제공할 수 있다. 예컨대, 컨버팅 전류(IL)의 2 주기를 지난 후, 스위치 회로(200)는 컨버팅 전류(IL)를 제공하는 부하를 제1 부하(IP1)에서 제2 부하(IP)로 스위칭할 수 있다. 다시 말해, 스위치 회로(200)는 2 주기 동안에, 제1 부하(IP1)로 컨버팅 전류(IL)를 제공할 수 있다. 다른 예로, 스위치 회로(200)는 3 주기 동안에, 제6 부하(IP6)로 컨버팅 전류(IL)를 제공할 수도 있다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 가벼운 부하단으로 제공하는 컨버팅 전류의 파형도이다. 이하에서는 도 1의 참조부호와 함께 설명된다.
도 10을 참조하면, 부하단(300)이 요구하는 전력이 작은 경우, 스위치 회로(200)는 컨버팅 전류(IL)를 복수의 부하들(IP1~IPM)로 불연속적으로 제공할 수 있다. 예컨대, 부하단(300)이 처리중인 작업량이 적은 프로세싱 유닛인 경우, 지속적으로 컨버팅 전류(IL)를 제공받지 않을 수 있다. 예컨대, 스위치 회로(200)는 제1 시구간(T31)에서 제1 부하(IP1)로 컨버팅 전류(IL)를 제공한 이후, 소정의 휴지기(T32)를 가질 수 있다. 컨버터(100)는 휴지기(T32)에서 컨버팅 전류(IL)를 출력하지 않을 수 있으며, 스위치 회로(200)는 휴지기(T32)에서 부하단(300)과 연결되는 스위치들을 모두 턴오프할 수 있다. 다른 예로, 스위치 회로(200)는 휴지기(T32)에서 접지 단자로 컨버팅 전류(IL)를 제공할 수도 있다. 한편, 스위치 회로(200)는 휴지기(T32) 이후의 제3 시구간(T33)에서, 제2 부하(IP2)로 컨버팅 전류(IL)를 제공할 수 있다. 컨버팅 전류(IL)는 싱글-페이즈 전류 또는 멀티-페이즈 전류일 수 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 컨버팅 전류의 파형도를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 도 1의 참조 부호와 함께 설명된다.
도 11을 참조하면, 컨버팅 전류(IL)는 전류 연속 모드의 컨버터(100)에서 출력된 전류일 수 있다. 전류 연속 모드에서 컨버팅 전류(IL)는 소정의 시구간에서 하나 이상의 리플들을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 시구간(41)에서 컨버팅 전류(IL)는 4 개의 리플들을 가질 수 있으며, 제2 시구간(42)에서 컨버팅 전류(IL)는 1 개의 리플을 가질 수 있고, 제3 시구간(43)에서 컨버팅 전류(IL)는 7 개의 리플들을 가질 수 있다. 제1 시구간(41) 및 제2 시구간(42)에서 컨버팅 전류(IL)는 서로 다른 주기를 가질 수 있으며, 서로 다른 부하로 제공될 수 있다. 예컨대, 제1 시구간(41)에서 컨버팅 전류(IL)는 제1 부하(IP1)로 제공될 수 있으며, 컨버팅 전류(IL)의 크기가 0이 된 이후, 제2 시구간(42)에서 컨버팅 전류(IL)는 제6 부하(IP6)로 제공될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 컨버팅 전류(IL)는 각각의 시구간들(T41~T43)에서 서로 다른 크기, 주기 및 리플을 가질 수 있으며, 소정의 시구간이 경과하면 컨버팅 전류(IL)의 크기는 0이 될 수 있다. 이와 같은 관점에서 컨버팅 전류(IL)는 불연속 전류 모드에 놓여있다고 할 수 있다. 한편, 하나의 시구간(예컨대, T41)에서 하나 이상의 리플들을 가질 수 있다. 이와 같은 관점에서 컨버팅 전류(IL)는 연속 전류 모드에 놓여있다고도 할 수 있다. 즉, 컨버터(100)는 연속 전류 모드의 컨버팅 전류(IL)를 출력하며, 스위치 회로(200)는 불연속 전류 모드에서와 같이 컨버팅 전류(IL)의 크기가 0이 되면 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라, 스위치 회로(200)는 스위칭 손실을 줄일 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 컨버팅 전류(IL)는 휴지기(T45)를 가질 수 있다. 예컨대, 컨버팅 전류(IL)는 제4 시구간(T44)에서 제6 부하로 제공된 이후, 컨버팅 전류의 크기가 0이 되면 휴지기(T45)를 가질 수 있다. 휴지기(T45)가 경과한 이후, 컨버팅 전류(IL)는 제5 시구간(T46)에서 제1 부하(IP1)에 제공될 수 있다. 이 밖에 휴지기(T45)와 관련하여 도 7에서 전술하였으므로 생략하기로 한다.
한편, 도 7 내지 도 11에서 전술한 컨버팅 전류(IL)는 도 1 내지 도 6에서 전술한 전자 시스템(10) 또는 전자 시스템(10)의 내부 구성과 함께 설명한 컨버팅 전류일 수 있다. 또한, 컨버터(100)가 벅 컨버터 방식으로 구현되는 경우 도 7 내지 도 11에서 도시된 컨버팅 전류(IL)와 같이 삼각형 형태의 파형을 갖지만, 컨버터(100)가 공신 방식으로 구현되는 경우 컨버팅 전류(IL)는 말굽 모양(∩) 형태(또는, 삼각함수 형태)의 파형을 가질 수도 있다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이동식 전자 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
이동식 전자 장치(70)는 카메라 유닛(710), 무선 통신 모듈(720), 오디오 모듈(730), 전원(740), 전력 관리기(750), 불휘발성 메모리(760), RAM(Random Access Memory; 760), 유저 인터페이스(780) 및 프로세싱 유닛(790)을 포함할 수 있다. 예컨대, 이동식 전자 장치(70)는 휴대용 단말기, PDA(Portable Personal Assistant), PMP(Personal Media Player), 디지털 카메라, 스마트폰, 스마트워치, 태블릿, 웨어러블(Wearable) 장치 등을 포함할 수 있다.
카메라 유닛(710)는 렌즈, 이미지 센서, 이미징 프로세서 등을 포함할 수 있다. 카메라 유닛(710)은 렌즈를 통해 빛을 제공받고 이미지 센서 및 이미징 프로세서는 제공받은 빛에 기초하여 영상을 생성할 수 있다.
무선 통신 모듈(720)은 안테나, 송수신기, 및 모뎀을 포함할 수 있다. 무선 통신 모듈(720)는 5G, LTE(Long Term Evolution), WiMax(World Interoperability for Microwave Access), GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multiple Access), Bluetooth, NFC(Near Field Communication), WiFi(Wireless Fidelity), RFID(Radio Frequency Identification) 등과 같은 다양한 무선 통신 규약들에 따라 이동식 전자 장치(70)의 외부와 통신할 수 있다.
오디오 모듈(730)는 오디오 신호 처리기를 이용하여 오디오 신호를 처리할 수 있다. 오디오 모듈(730)는 마이크를 통해 오디오 입력을 제공받거나, 스피커를 통해 오디오 출력을 제공할 수 있다.
전원(740)은 이동식 전자 장치(70)가 요구하는 전력을 제공할 수 있다. 일 예로, 전원(740)은 이동식 전자 장치(70) 내부에 포함되는 배터리일 수 있으며, 배터리는 예컨대 리튬-이온 배터리 일 수 있다. 다른 예로, 전원(740)은 이동식 전자 장치(70) 외부의 파워 어댑터(또는 Travel Adapter)일 수 있다.
전력 관리기(750)는 이동식 전자 장치(70)의 동작에 이용되는 전력을 관리할 수 있다. 예컨대, 전력 관리기(750)는 전원(740)으로부터 인가받은 전압을 안정시키고 안정된 전압을 출력할 수 있다. 전력 관리기(750)는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 컨버터(100), 스위치 회로(200), 부하단(300), 컨트롤러(400), 인덕터들 및 커패시터들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 전자 시스템(10)의 적어도 일부의 구성으로 구현될 수 있다. 또한, 전력 관리기(750)는 PMIC 또는 IVR의 형태로 구현될 수 있다. 전력 관리기(750)는 이동식 전자 장치(70)의 구성 요소들(또는 IP들(Intellectual Properties))로 전력을 공급할 수 있다. 예컨대, 이동식 전자 장치(70)에 포함되는 카메라 유닛(710), 무선 통신 모듈(720), 오디오 모듈(730), 불휘발성 메모리(760), RAM(770), 유저 인터페이스(780) 및 메인 프로세서(790) 중 적어도 하나는 전력 관리기(750)로부터 제공받은 전압을 이용하여 동작할 수 있다.
불휘발성 메모리(760)는 전원 공급과 무관하게 보존을 필요로 하는 데이터를 저장할 수 있다. 예로서, 불휘발성 메모리(760)는 낸드 플래시 메모리(NAND-type Flash Memory), PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetoresistive RAM), ReRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferro-electric RAM), 노어 플래시 메모리(NOR-type Flash Memory) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
RAM(770)은 이동식 전자 장치(70)의 동작에 이용되는 데이터를 저장할 수 있다. 예로서, RAM(770)은 이동식 전자 장치(70)의 워킹(Working) 메모리, 연산(Operation) 메모리, 버퍼(Buffer) 메모리 등으로 이용될 수 있다. RAM(770)은 메인 프로세서(2700)에 의해 처리된 또는 처리될 데이터를 임시로 저장할 수 있다.
유저 인터페이스(780)는 메인 프로세서(790)의 제어에 따라 사용자와 이동식 전자 장치(70) 사이의 인터페이싱을 처리할 수 있다. 예컨대, 유저 인터페이스(780)는 키보드, 키패드, 버튼, 터치 패널, 터치 스크린, 터치 패드, 터치 볼, 카메라, 마이크, 자이로스코프 센서, 진동 센서 등과 같은 입력 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스(780)는 표시 장치, 모터 등과 같은 출력 인터페이스를 포함할 수 있다. 예컨대, 표시 장치는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode) 디스플레이, OLED(Organic LED) 디스플레이, AMOLED(Active Matrix OLED) 디스플레이 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
프로세싱 유닛(790)은 이동식 전자 장치(70)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 카메라 유닛(710), 무선 통신 모듈(720), 오디오 모듈(730), 불휘발성 메모리(760) 및 RAM(770)은 프로세싱 유닛(790)의 제어에 따라 유저 인터페이스(780)를 통해 제공되는 사용자 명령을 수행할 수 있다. 또는, 카메라 유닛(710), 무선 통신 모듈(720), 오디오 모듈(730), 불휘발성 메모리(740) 및 RAM(750)은 프로세싱 유닛(790)의 제어에 따라 유저 인터페이스(780)를 통해 사용자에게 서비스를 제공할 수 있다. 프로세싱 유닛(790)은 복수의 코어 유닛, 내부 메모리, 메모리 인터페이스 및 기타 구성들을 포함할 수 있으며, 코어 유닛은 적어도 하나의 코어를 포함할 수 있다. 예컨대, 프로세싱 유닛(790)은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 부하단(300)일 수 있고, CPU, AP 또는 MoDAP로 구현될 수 있으며, CPU, AP 또는 MoDAP의 내부에 포함된 처리 로직으로 구현될 수도 있다. 한편, 프로세싱 유닛(790)은 SoC(System on Chip)로 구현될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 입력 전압을 컨버팅하는 복수의 전압 레귤레이터들;
    복수의 전압 레귤레이터들 각각에 연결되며 복수의 컨버팅 전류들을 각각 출력하는 복수의 인덕터들; 및
    스위칭 제어 신호에 응답하여 상기 복수의 컨버팅 전류들 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 전류에 기초하여 부하단으로 전력을 공급하는 스위칭 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 인덕터들은, 제1 컨버팅 전류를 출력하는 제1 인덕터 및 제2 컨버팅 전류를 출력하는 제2 인덕터를 포함하며,
    상기 스위칭 유닛은, 제1 시구간에서 상기 제1 컨버팅 전류를 선택하며, 제2 시구간에서는 상기 제2 컨버팅 전류를 선택하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 유닛은, 상기 제1 컨버팅 전류의 크기가 0이면 스위칭 동작을 수행하고, 상기 스위칭 동작에 기초하여 상기 제2 컨버팅 전류를 선택하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 컨버팅 전류들 중 두 개 이상을 선택한 경우, 상기 스위칭 유닛은, 선택된 컨버팅 전류들을 합산하고, 합산된 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 부하단은, 제1 부하 및 제2 부하를 포함하며,
    상기 복수의 컨버팅 전류들 중 적어도 하나는, 제3 시구간에서 상기 제1 부하에 제공되며, 제4 시구간에서 상기 제2 부하에 제공되도록 시분할된 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부하단은, 제1 부하, 제2 부하 및 제3 부하를 포함하며,
    상기 제1 부하는 상기 복수의 인덕터들 중 하나의 인덕터와 선택적으로 연결되고, 상기 제2 부하는 상기 복수의 인덕터들 중 두 개의 인덕터들과 선택적으로 연결되며, 상기 제3 부하는 상기 복수의 인덕터들 중 세 개의 인덕터들과 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  7. 입력 전압을 컨버팅하는 복수의 전압 레귤레이터들;
    복수의 전압 레귤레이터들 각각에 연결되며 복수의 컨버팅 전류들을 각각 출력하는 복수의 인덕터들;
    스위칭 제어 신호에 응답하여 상기 복수의 컨버팅 전류들 중 적어도 하나를 선택하고, 출력 전류를 출력하는 스위칭 유닛;
    상기 스위칭 유닛의 출력단과 연결되며, 상기 출력 전류에 기반하여 출력 전압을 출력하는 커패시터; 및
    상기 출력 전압에 기반하여 동작하는 부하를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부하는, 코어 유닛, 내부 메모리 또는 메모리 인터페이스인 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스위칭 유닛의 일단은 상기 복수의 인덕터들과 연결되며, 상기 스위칭 유닛의 타단은 상기 커패시터 및 상기 부하와 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  10. 입력 전압을 컨버팅하는 복수의 전압 레귤레이터들;
    복수의 전압 레귤레이터들 각각에 연결되며 복수의 컨버팅 전류들을 출력하는 복수의 인덕터들;
    스위칭 제어 신호에 응답하여 상기 복수의 컨버팅 전류들 중 적어도 하나를 선택하고, 출력 전류를 출력하는 스위칭 유닛; 및
    상기 출력 전류에 기반한 출력 전압을 피드백받고, 상기 출력 전압 및 기준 전압을 비교하며, 상기 스위칭 제어 신호 및 상기 복수의 전압 레귤레이터들을 제어하는 레귤레이터 제어 신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
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